KR20050015771A

KR20050015771A - 졸음운전 방지 시스템 및 그 방법

Info

Publication number: KR20050015771A
Application number: KR1020030054725A
Authority: KR
Inventors: 허동필
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2003-08-07
Filing date: 2003-08-07
Publication date: 2005-02-21

Abstract

졸음운전 방지 시스템 및 그 방법이 개시된다. 개시된 졸음운전 방지 시스템은, 차량에 설치되어 외부 환경의 변화를 감지하고, 외부 차선의 변경 정도를 감지하는 디지털 카메라와; 상기 차량에 설치되어 감속도를 감지하는 감속도 센서와; 상기 차량에 설치되어 상기 차량 내 운전자의 고주파 음성 대역과 감속도의 관계를 맵핑하는 음성인식센서와; 상기 차량에 설치되어 상기 차량 운전자의 페달 정보와 브레이크 작동유압을 분리시키기 위한 페달 시뮬레이터를 장착한 브레이크장치와; 상기 차량에 설치되어 상기 차량의 각종 센서와 상기 디지털 카메라로부터 수신된 정보와 감속도 정보를 이용하여 상기 차량의 긴급상황을 종합적으로 맵핑하고, 긴급상황시 상기 브레이크장치를 통해 페달 답력에 상관없이 브레이크 답력을 높여 주어 감속도를 증대시켜 제동거리를 짧게하는 ECU와; 상기 ECU가 졸음운전으로 판단했을 때 운전자에게 경고하는 경고장치;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 브레이크 제동력을 운전자의 페달력뿐만 아니라 운전자의 습관을 학습하여 졸음운전으로 인한 사고를 방지할 수 있고, 졸음운전 뿐 아니라 예기치 못한 장애물에 의한 긴급상황도 방지 할 수 있는 이점이 있다.

Description

졸음운전 방지 시스템 및 그 방법{SYSTEM FOR PREVENTING DROWSINESS DRIVING AND METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 졸음운전 방지 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사고를 사전에 방지하기 위하여 운전자의 습관을 학습하여 긴급상황 발생시 사전에 제동장치를 작동시켜 제동성능을 향상시키기 위한 졸음운전 방지 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

운전자가 급감속 제동할 때, 뒤쪽 바퀴에 잠김이 발생하여 차량 안정성을 잃는 것을 방지하기 위해 ABS(Anti-lock Brake System)나 BAS(Brake Assist System)를 이용하여 차량 안정성과 조향성을 유지한다.

그런데, 상기한 ABS나 BAS의 작동은 실제 긴급상황 제동에 대한 인지를 오로지 페달 답력에 의존하는 수동적인 브레이크 시스템이어서 사고전에 미리 예방할 수 있는 시스템이 없다.

따라서 운전에 미숙한 운전자가 이 시스템을 이용하여 도움을 받지 못하는 경우가 다수 발생한다.

그리고 현재 차량 내에서 수면중인 운전자를 위한 안전장치가 미비하여 차량 내 수면시 화재사고 및 질식사고로 인한 사고가 다수 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 운전자의 습관을 학습하여 긴급상황 발생시 사전에 제동장치를 작동시켜 제동성능을 향상시키고, 사고를 사전에 방지하도록 한 졸음운전 방지 시스템 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 졸음운전 방지 시스템은, 차량에 설치되어 외부 환경의 변화를 감지하고, 외부 차선의 변경 정도를 감지하는 디지털 카메라와; 상기 차량에 설치되어 감속도를 감지하는 감속도 센서와; 상기 차량에 설치되어 상기 차량 내 운전자의 고주파 음성 대역과 감속도의 관계를 맵핑하는 음성인식센서와; 상기 차량에 설치되어 상기 차량 운전자의 페달 정보와 브레이크 작동유압을 분리시키기 위한 페달 시뮬레이터를 장착한 브레이크장치와; 상기 차량에 설치되어 상기 차량의 각종 센서와 상기 디지털 카메라로부터 수신된 정보와 감속도 정보를 이용하여 상기 차량의 긴급상황을 종합적으로 맵핑하고, 긴급상황시 상기 브레이크장치를 통해 페달 답력에 상관없이 브레이크 답력을 높여 주어 감속도를 증대시켜 제동거리를 짧게하는 ECU와; 상기 ECU가 졸음운전으로 판단했을 때 운전자에게 경고하는 경고장치;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 졸음운전 방지 방법은, (a) 차량 ECU에서 상기 차량의 외부 상황을 이미지 프로세싱하고, 운전자의 음성을 계속적으로 파악하는 단계와; (b) 일정 거리 이내에 장애물이 발견되어 더 이상 피할 수 없을 긴급상황으로 인식되어지는 경우를 결정하는 단계와; (c) 긴급상황에 대한 차량 조건에서 운전자의 페달 압력에 상관없이 브레이크 제동력을 높여 미숙한 운전자에게 고감속의 제동력을 얻을 수 있도록 하는 단계와; (d) 상기 차량의 차선 변경을 통해 운전자의 습관을 파악하여 일정 횟수 이상 차선 변경 주기와 급격한 차선 변경 상태를 파악하여 상기 이미지 프로세싱으로 인지되어진 졸음운전이나 긴급상황의 경우 차량속도를 줄이는 동시에 운전자에게 경보하는 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1에는 본 발명에 따른 졸음운전 방지 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 졸음운전 방지 시스템은, 차량에 설치되어 외부 환경의 변화를 감지하고, 외부 차선의 변경 정도를 감지하여 후술하는 ECU에 전달하는 디지털 카메라(11)와, 차량에 설치되어 감속도를 감지하는 감속도 센서(12)와, 차량에 설치되어 차량 내 운전자의 고주파 음성 대역과 감속도의 관계를 맵핑하는 음성인식센서(13)와, 차량에 설치되어 차량 운전자의 페달 정보와 브레이크 작동유압을 분리시키기 위한 페달 시뮬레이터(pedal simulator)를 장착한 브레이크장치(14)를 포함하여 구성된다.

그리고 본 발명에 따른 졸음운전 방지 시스템에는, 차량에 설치되어 차량의 각종 센서와 상기 디지털 카메라(11)로부터 수신된 정보와 감속도 정보를 이용하여 차량의 긴급상황을 종합적으로 맵핑하고, 긴급상황시 브레이크장치(14)를 통해 페달 답력에 상관없이 브레이크 답력을 높여 주어 감속도를 증대시켜 제동거리를 짧게하는 ECU(20)와, 이 ECU(20)가 졸음운전으로 판단했을 때 운전자에게 경고하는 경고장치(15)가 구비된다.

또한 본 발명에 따른 졸음운전 방지 시스템에는 상기 ECU(20)에서 운전자의 수면을 유도하고 안전하게 수면을 하도록 신호를 받는 ETACS(Electronic Time & Alarm Control System)(21)와, 차량에 설치되어 차량 내 공기의 질을 측정하여 ETACS(21)에서 운전자가 수면중에 질식하지 않도록 하는 AQS(Air Quality System)센서(31)와, 운전자의 수면중에 화재가 발생되지 않도록 차량의 전자 액셀러레이터 페달(Electronic Accelerator Pedal)(32) 신호를 중간에서 차단하기 위해 차량에 설치된 릴레이(33)와, 차량에 설치되어 차량의 실내 온도를 제어하는 자동온도조절장치(34)가 구비된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 졸음운전 방지 시스템을 이용하여 본 발명에 따른 졸음운전 방지 방법을 설명하기로 한다.

도 2에는 본 발명에 따른 졸음운전 방지방법을 순차적으로 나타내 보인 개략적인 순서도가 도시되어 있다.

도 1,2를 참조하면, 본 발명에 따른 졸음운전 방지방법은, 우선, 차량 ECU(20)에서 차량의 외부 상황을 이미지 프로세싱하고, 운전자의 음성을 계속적으로 파악한다.(단계 110)

즉, 상기 감속도 센서(12)에 의해 차량의 감속도를 항상 인지하고, 브레이크 작동신호를 받아 제동시 감속도와, 이미지 프로세싱에 의한 차선 변경 정도, 음성인식센서(13)의 음성 주파수와의 관계를 ECU(20)에 전달하여 맵핑한다.

이어서, 일정 거리 이내에 장애물이 발견되어 더 이상 피할 수 없을 긴급상황으로 인식되어지는 경우를 결정한다.(단계 120)

그리고 긴급상황에 대한 차량 조건에서 운전자의 페달 압력에 상관없이 브레이크 제동력을 높여 미숙한 운전자에게 고감속의 제동력을 얻을 수 있도록 한다.(단계 130)

또한 차량의 차선 변경을 통해 운전자의 습관을 파악하여 일정 횟수 이상 차선 변경 주기와 급격한 차선 변경 상태를 파악하여 상기 이미지 프로세싱으로 인지되어진 졸음운전이나 긴급상황의 경우 차량속도를 줄이는 동시에 운전자에게 경보한다.(단계 140)

즉, 약 0.3g 이상에서의 졸음운전으로 인한 장애물과의 거리 정도, 음성 주파수 대를 맵핑하여 일정 횟수 이상이면 이를 긴급 제동상황으로 인식하고, 운전자의 운전 스타일과 움직임의 주기를 ECU(20)가 파악하고 있어 외부 차선의 움직임 정도가 급격한 경우나 차선의 변경이 평균 이하인 경우 졸음 운전으로 인식 차량의 속도를 줄이고, 이를 운전자에게 예컨대, 경보음을 울려 경고한다.

상기 단계 140 이후에 차량이 완전히 세워진 후 운전자가 계속 졸음 상태에 있을 경우, 미리 입력되어진 ETACS(21)의 메모리에 따라 운전자가 수면을 유도하도록 시트를 뒤로 젖히고 실내 환경 자동모드 후 전자 액셀러레이터 페달(32)의 신호를 차단한다.(단계 150)

상기 단계 150에서 운전자가 수면을 원하지 않아 다시 시트를 올릴 경우 신호 차단을 해제한다.

상기 단계 150을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

상기 단계 150은 운전자의 상태를 파악한 후, 안전모드를 작동하는 과정으로, 우선, 운전자가 시트를 뒤로 젖힐 때 신호를 상기 ECU(20)에 보낸다.(단계 151)

그리고 상기 ECU(20)에서 ETACS(21)로 신호를 보내 운전자의 수면을 유도하고 안전하게 수면을 할 수 있도록 입력되어진 메모리를 작동시킨다.(단계 152)

또한 상기 ETACS(21)에서 운전자가 수면중에 질식하지 않도록 차량 내에 AQS센서(31)로 공기가 오염됐을 때 경보장치를 작동시켜 경고한다.(단계 153)

그리고 차량 실내 온도를 제어하고, 수면 중에 화재사고가 나지 않도록 전자 액셀러레이터 페달(32)의 신호를 차단하여 수면중 과도한 전자 액셀러레이터 페달(32)의 작동으로 인한 엔진 과열을 막는다.(단계 153)

한편, 상기 단계 140에서 상기 이미지 프로세싱을 이용한 긴급상황 및 졸음운전의 인식 과정을 설명하면 다음과 같다.

도 3에 도시된 바와 같이, 우선, 상기 디지털 카메라(11)를 이용하여 외부 차선의 경계를 촬영한다.(단계 141)

상기 단계 141에서 촬영한 전체 형상을 흑백 이미지로 전환한다.(단계 142)

그리고 상기 차선의 이미지를 이미지 프로세싱을 이용하여 분리한다.(단계 143) 이러한 분리는 전체적인 형상에서 전체 큰 곡률을 이용하여 분리한다.

또한 상기 차선 부위의 자료를 추출하고, 차선 변경의 움직임의 주기와 변경 크기를 차선 변화의 시간함수로 계산(차선 변화율)하고, 그 크기의 평균치를 계산한다.(단계 144)

이어서, 차량 외부의 장애물과의 거리를 측정하여 현재 속도에 비례하여 회피할 수 있는 시간을 측정한다.(단계 145)

그리고 상기 ECU(20)에 상기한 정보를 전송한다.(단계 146)

즉, 차선 변경의 평균 주기와, 차선의 변화량과, 외부 장애물과의 거리의 변화율 등의 정보를 ECU(20)에 전달하여 운전자의 피곤한 정도와 긴급 상황에 대한 정보를 제공한다.

다른 한편으로, 상기 운전자의 긴급상황 음성인식은, 우선, 차량을 처음 인도 받을 때, 마이크로폰을 이용하여 운전자의 소리를 저장하여 운전자의 일반 음성대의 주파수대역과 음조를 기억시킨다.(단계 210)

그리고 주행중 마이크로폰(microphone)을 이용하여 차량 실내의 소리를 측정하여 Hz별로 분리한다.(단계 220)

또한 차량 실내의 여러 소리 중 운전자의 음성을 분리하기 위해 차량 초기에 기억시킨 주파수대와 음조를 비교한다.(단계 230)

그리고 운전자의 음성인식에 의해 긴급 제동사항으로 인식되는 경우는, 상기 ECU(20)에 제동신호 감지하고, 운전자 음성 주파수대 이상의 높은 주파수가 발생하며, 일정 음성 주파수대 유지시간이 α미만이고, 변화율은 β이상이 만족하는 경우로 한다.

이에 반해, 상기 운전자의 음성인식에 의해 긴급 제동상황으로 인식되지 않는 경우는, 상기 ECU(20)에 제동신호가 감지되지 않는 경우, 운전자의 음조가 아닌 경우, 일정 음성 주파수대 유지시간이 매우 긴 경우, 음성 주파수의 변화율이 느린 경우 중 어는 하나로 한다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 졸음운전 방지 시스템 및 그 방법은, 긴급 상황과 졸음운전을 외부 환경의 변화와 운전자의 반응에 따라 차량이 학습하게 하여 긴급상황 발생시 차량이 페달 압력에만 의존하지 않고도 적절한 감속도를 낼 수 있도록 한다.

또한 운전자가 수면 중에는 전자 액셀러레이터 페달(32)을 계속 밟거나, 차량 내 공기 오염으로 인해 질식사하는 경우가 많으므로 이러한 위급한 상황이 일어나지 않도록 운전자를 보호해준다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 졸음운전 방지 시스템 및 그 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.

사고를 사전에 방지하기 위하여 운전자의 습관을 학습하여 긴급상황 발생시 사전에 제동장치를 작동시켜 제동성능을 향상시킬 수 있다.

그리고 특히 운전에 미숙한 운전자가 실제 긴급상황 발생시 취할 수 있는 행동(음성, 운전습관)을 미리 차량 ECU가 기억하여 긴급상황 제동시 보다 안전하게 제동할 수 있으며, 졸음 운전에 대한 대비책을 차량의 학습을 통해 마련할 수 있다.

따라서 브레이크 제동력을 운전자의 페달력뿐만 아니라 운전자의 습관을 학습하여 졸음운전으로 인한 사고를 방지할 수 있고, 졸음운전 뿐 아니라 예기치 못한 장애물에 의한 긴급상황도 방지 할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 졸음운전 방지 시스템의 구성을 개략적으로 나타내 보인 블록도.

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 졸음운전 방지 방법을 순차적으로 나타내 보인 개략적인 순서도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11. 디지털 카메라 12. 감속도 센서

13. 음성인식센서 14. 브레이크장치

15. 경고장치 20. ECU

21. ETACS 31. AQS센서

32. 전자 액셀러레이터 페달 33. 릴레이

34. 자동온도조절장치

Claims

차량에 설치되어 외부 환경의 변화를 감지하고, 외부 차선의 변경 정도를 감지하는 디지털 카메라와;

상기 차량에 설치되어 감속도를 감지하는 감속도 센서와;

상기 차량에 설치되어 상기 차량 내 운전자의 고주파 음성 대역과 감속도의 관계를 맵핑하는 음성인식센서와;

상기 차량에 설치되어 상기 차량 운전자의 페달 정보와 브레이크 작동유압을 분리시키기 위한 페달 시뮬레이터를 장착한 브레이크장치와;

상기 차량에 설치되어 상기 차량의 각종 센서와 상기 디지털 카메라로부터 수신된 정보와 감속도 정보를 이용하여 상기 차량의 긴급상황을 종합적으로 맵핑하고, 긴급상황시 상기 브레이크장치를 통해 페달 답력에 상관없이 브레이크 답력을 높여 주어 감속도를 증대시켜 제동거리를 짧게하는 ECU와;

상기 ECU가 졸음운전으로 판단했을 때 운전자에게 경고하는 경고장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 졸음운전 방지 시스템.
제1항에 있어서,

상기 ECU에서 운전자의 수면을 유도하고 안전하게 수면을 하도록 신호를 받는 ETACS와;

상기 차량에 설치되어 상기 차량 내 공기의 질을 측정하여 상기 ETACS에서 운전자가 수면중에 질식하지 않도록 하는 AQS센서와;

운전자의 수면중에 화재가 발생되지 않도록 상기 차량의 전자 액셀러레이터 페달 신호를 중간에서 차단하기 위해 상기 차량에 설치된 릴레이와;

상기 차량에 설치되어 상기 차량의 실내 온도를 제어하는 자동온도조절장치;를 더 포함하여 된 것을 특징으로 하는 졸음운전 방지 시스템.
(a) 차량 ECU에서 상기 차량의 외부 상황을 이미지 프로세싱하고, 운전자의 음성을 계속적으로 파악하는 단계와;

(b) 일정 거리 이내에 장애물이 발견되어 더 이상 피할 수 없을 긴급상황으로 인식되어지는 경우를 결정하는 단계와;

(c) 긴급상황에 대한 차량 조건에서 운전자의 페달 압력에 상관없이 브레이크 제동력을 높여 미숙한 운전자에게 고감속의 제동력을 얻을 수 있도록 하는 단계와;

(d) 상기 차량의 차선 변경을 통해 운전자의 습관을 파악하여 일정 횟수 이상 차선 변경 주기와 급격한 차선 변경 상태를 파악하여 상기 이미지 프로세싱으로 인지되어진 졸음운전이나 긴급상황의 경우 차량속도를 줄이는 동시에 운전자에게 경보하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 졸음운전 방지 방법.
제3항에 있어서,

상기 단계 (d)에서 상기 이미지 프로세싱을 이용한 긴급상황 및 졸음운전의 인식은,

(e) 디지털 카메라를 이용하여 외부 차선의 경계를 촬영하는 단계와;

(f) 상기 단계 (e)에서 촬영한 전체 형상을 흑백 이미지로 전환하는 단계와;

(g) 상기 차선의 이미지를 이미지 프로세싱을 이용하여 분리하는 단계와;

(h) 상기 차선 부위의 자료를 추출하고, 상기 차선 변경의 움직임의 주기와 변경 크기를 상기 차선 변화의 시간함수로 계산(차선 변화율)하고, 그 크기의 평균치를 계산하는 단계와;

(i) 상기 차량 외부의 장애물과의 거리를 측정하여 현재 속도에 비례하여 회피할 수 있는 시간을 측정하는 단계와;

(j) 상기 ECU에 상기한 정보를 전송하는 단계;를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 졸음운전 방지 방법.
제4항에 있어서,

상기 단계 (g)에서 상기 차선의 이미지를 이미지 프로세싱을 이용한 분리는, 전체적인 형상에서 전체 큰 곡률을 이용하여 분리하는 것을 특징으로 하는 졸음운전 방지 방법.
제3항에 있어서,

상기 운전자의 긴급상황 음성인식은,

(k) 상기 차량을 처음 인도 받을 때, 마이크로폰을 이용하여 운전자의 소리를 저장하여 상기 운전자의 일반 음성대의 주파수대역과 음조를 기억시키는 단계와;

(l) 주행중 상기 마이크로폰을 이용하여 상기 차량 실내의 소리를 측정하여 Hz별로 분리하는 단계와;

(m) 상기 차량 실내의 여러 소리 중 상기 운전자의 음성을 분리하기 위해 상기 차량 초기에 기억시킨 주파수대와 음조를 비교하는 단계;를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 졸음운전 방지 방법.
제3항에 있어서,

상기 운전자의 음성인식에 의해 긴급 제동사항으로 인식되는 경우는,

상기 ECU에 제동신호 감지하고, 운전자 음성 주파수대 이상의 높은 주파수가 발생하며, 일정 음성 주파수대 유지시간이 α미만이고, 변화율은 β이상이 만족하는 경우로 하는 것을 특징으로 하는 졸음운전 방지 방법.
제3항에 있어서,

상기 운전자의 음성인식에 의해 긴급 제동상황으로 인식되지 않는 경우는,

상기 ECU에 제동신호가 감지되지 않는 경우, 상기 운전자의 음조가 아닌 경우, 일정 음성 주파수대 유지시간이 매우 긴 경우, 음성 주파수의 변화율이 느린 경우 중 어는 하나인 것을 특징으로 하는 졸음운전 방지 방법.
제3항에 있어서,

상기 단계 (d) 이후에 상기 차량이 완전히 세워진 후 운전자가 계속 졸음 상태에 있을 경우, 미리 입력되어진 ETACS의 메모리에 따라 운전자가 수면을 유도하도록 시트를 뒤로 젖히고 실내 환경 자동모드 후 전자 액셀러레이터 페달의 신호를 차단하는 단계를 더 포함하여 된 것을 특징으로 하는 졸음운전 방지방법.
제9항에 있어서,

상기 운전자가 수면을 원하지 않아 다시 시트를 올릴 경우 신호 차단을 해제하는 단계를 더 포함하여 된 것을 특징으로 하는 졸음운전 방지방법.